Unohdetaan karkaussekunnit?

Keväällä oli ACM:n (Association for Computing Machinery - "Laskentalaiteseura") lehdessä artikkeli siitä, miten karkaussekunnit vaikuttavat tietojärjestelmien toimintaan.

Tässä ei kuitenkaan ole kyse kesäajasta.

Mitä ovat karkaussekunnit?

Karkaussekunnit otettiin käyttöön 1972, kun maailman aikarefrenssiä alettiin ylläpitää atomikelloin ja todettiin että maapallo ei pyörikään samaa tahtia kuin mitä atomikelloilla ylläpidetty sekunti sanoisi. Maapallo muuttelee pyörimisnopeuttaan välillä hidastuen, välillä kiihtyen. Tätä maapallon todellisen pyörimisnopeuden ja atomikellojen ajan välistä eroa päätettiin hallita karkaussekunnilla, jolloin vuodessa voi olla kesäkuun tai joulukuun viimeisen päivän viimeisenä minuuttina jokin seuraavista sekuntimääristä: 59, 60, 61.


Maapallon pyörimisnopeuden vaihtelussa on kyse pyörimismomentin säilymisestä massajakauman muuttuessa. Tämä on sama ilmiö, kuin piruettia pyörivä taitoluistelija jonka nopeus vaihtelee riippuen käsien asennosta lähellä tai kaukana vartalosta.

Kun pohjoisen pallonpuoliskon talven aikana pohjoisille leveysasteille (Siperiaan, Kanadaan, Fennosskandiaan) kertyy lumipeite, se massa siirtyy pohjoisilta meriltä hiukan etäämmäs pyörimisakselista ja siksi sen pyörimismomentti on alempi, kuin samalla leveysasteella haihtunut vesi ja satanut lumi. Keväällä lumien sulaessa vesi virtaa etupäässä pohjoiseen - lähemmäs pyörimisakselia. Tätä tasapainottaa päiväntasaajan suunnalta pohjoiseen talvella siirtyvä vesimassa (sekä merissä, että sateina), joka siis siirtää pyörimismomenttia lähemmäs pyörimisakselia. Muitakin massajakaumaa muuttavia mekanismeja on, alkaen tekojärvistä.


Tähän mennessä tätä siirtymää on 40 vuoden aikana ollut +12 sekuntia. Jos tahti jatkuu, siirtymä saavuttaa 1800 sekuntia (30 minuuttia) noin 6000 vuoden päästä, jolloin mahdollinen aikavyöhykkeiden vaihto tulisi ajankohtaiseksi. Tämä on laadultaan heikko ennuste, koska mittaustietoa on vain noin 50 vuoden ajalta ja ennusteen pitäisi kattaa yli 100 kertaisen ajanjakson, eikä kaikkia vaikuttavia parametreja tiedetä.

Jos katsotaan auringon ja kuun vuorovesivoimien vaikutusta maapallon pyörimisnopeuteen, arvioidaan että vuorokausi kesti miljardi vuotta sitten noin 6 nykyistä tuntiamme, eli pyörimisnopeutemme on hidastunut noin 65 sekuntia per miljoona vuotta (oletetaan tasaisen nopeuden hidastuminen). Vuoden pituus on muuttunut noin 24 sekuntia per vuosituhat. Aikaeroa siitä syntyy kuitenkin vain 12 000 sekuntia (3h20m) per vuosituhat.

Vuorovesivoimien vaikutus (etenkin kuun osalta) on kuitenkin jatkuvasti pienentynyt, joten hidastuminen ei ole enää näin nopeaa. Nykyinen hidastuminen vastaisi noin 300 sekunnin (5 minuuttia) aikamuutosta per vuosituhat.

Aikakäsitteet systeemeissä:

Tietokoneiden aika alkoi 1970 luvulla ja erilaiset laitteet ylläpitävät aikakäsitystään vaihtelevalla menestyksellä. Arkikäytössä riittää yleensä seinäkellon "kello on 15:45" tarkkuus, mutta lentoliikenteen turvallisuuslaitteissa alkaa nykyisin olla osia jotka eivät siedä missään tilanteessa sekunnin aikajakson käyttäytyvän mitenkään poikkeavasti - erityisesti kaikkien systeemien pitää olla samaa mieltä, missä lentokoneen tuleva paikka on ja paikka määritellään aikaleimalla + suunnalla + paikkatiedolla. Paikkaennuste heittää 200-300 metriä per jokainen aikavirheen sekunti, joka voi erottaa ohituksen ja törmäyksen toisistaan.

Kuten artikkeli kertoo, karkaussekunnit tuntuvat aiheuttavan paljon enemmän ongelmia, kuin kahdesti vuodessa muutettavat kesä-/normaaliaika vaihdot. Mahdollisesti siksi, että karkaussekunteja on kovin harvoin ja tietojärjestelmien eliniät eivät välttämättä sisällä kuin yhden, jonka aikana tapahtuu tämä säätö. Tietojärjestelmien ohjelmistojen laadunhallinnalle on paljon vaikeampaa käsitellä asiaa joka tapahtuu harvoin ja silloinkin vaihtelevilla tavoilla, kuin asiaa joka tapahtuu kahdesti vuodessa.

Siksi ITU-R:ssä onkin ehdotus, että on aika luopua karkaussekunneista ja antaa aurinkoajan vaeltaa suhteessa atomikelloaikaan. Jossain vaiheessa tulee olemaan tarve vaihtaa aikavyöhykkeitä maapallolla, mutta niiden siirtely kerralla tulee olemaan helpompaa, kuin karkaussekuntien lisäys/poisto. Heilutellaanhan nytkin aikavyöhykkeitä ja kesäaikoja poliittisin päätöksin, olivatpa ne kuinka hyviä tai huonoja perusteiltaan.

Lisää automaatiota autoteille, kiitos!

Insinörttikin kävi autoilemassa poissa pääkaupunkiseudulta ja totesi että auton ajo on tylsintä puuhaa mitä voi keksiä. Paljon mielummin sen muutaman tunnin lukisin jotain sivistävää, kuten vaikkapa IEEE:n julkaisuja.

Tyhjällä moottoritiellä ajaessa oli paljon aikaa pohtia että miten tästäkin tylsyydestä pääsisi eroon. Insinörtin autossa on sentään ajonopeuden ylläpitoautomaatti, mutta se ei ole sama asia, kuin automaattiohjaus. Kaiken lisäksi tämä automaatti on varsin tyhmää sukupolvea, eikä sillä ole apunaan etusektorin törmäysvaroitus/kohdeseuranta tutkaa, eli se ei mitenkään osannut sopeutua edellä jalkakäyttöisellä kaasupolkimella ajavan poukkoilevaan nopeuteen.

Ainoa Suomen talvessakin toimiva tekniikka ajokaistan sijainnin kertomiseksi on laittaa jokaisen kaistan keskilinjalle kestomagneetteja tiepäällysteeseen upotettuna. Autoissa tarvitaan magnetometrit auton etu- ja takapuskurissa mittaamaan auton sivuttaista sijaintia suhteessa näihin kestomagneetteihin.

Kaistallapysyttäytymisautomaatio olisi toki alkuvaiheessa varsin vähäisesti käytössä, kun ensin ei ole yhtään teitä missä sitä käyttäisi, eikä ole autojakaan jotka sitä käyttäisivät. (ULA-radion korvausyritys digitaalisella DAB:lla tyssäsi Suomessa tähän - lähetykset olivat kuultavissa kehä-I:n sisäpuolella ja autoradioita ei ollut saatavilla kuin todella korkeaan hintaan → ei kuulijoita → YLE ei halunnut laajentaa kokeilua kuulijoiden puutteessa ja lopulta sulkivat sen ainoakin lähettimen.)

Kaistan keskilinjan ilmaisun tekniikka voisi silti olla pätevää sovellettavaksi jo maanteiden talvikunnossapitoon. Aurauskalusto varustetaan tielinjaa raportoivilla laitteilla ja päästään eroon jokavuotisesta aurausviittojen kylvöstä + keruusta.

Siinä missä yhdysvaltalainen "automated highway system demonstration" käytti noin USD 200 000 per auto (kokeellista tekniikkaa ja insinöörien palkkoja) ja täytti ison sedan tyyppisen auton tavaratilan tietokoneilla, nyt 15 vuotta myöhemmin mm. kaasupolkimen käyttöservo ja jarrutuksen käskytysservo voidaan tehdä autotehtaalla järjestelmäintegroinnissa parilla johdolla ilman ylimääräisiä mekaanisia laitteita. Samoin 15 vuodessa on edetty Mooren lakia noin 10 tuplauksen verran, eli: 2^10 = 1024 kertainen laskentateho samalla piiripinta-alalla ja sähkönälkää on pienennetty kertoimella 10-100.

AHSD kokeessa tiehen upotettiin kaistasijainti-indikaattoreita noin 10 metrin välein, joka on siis aika harvakseltaan.

AHSD kokeessa käytettiin Pentium-166 MHz koneita, jotka ovat nykyisiin GSM/UMTS puhelimiin verrattuna todella alitehoisia (ja sähkönälkäisiä) laitteita. Siis tekniikka joka täytti vuonna 1997 auton tavaratilan katoaa nykyisin auton kojelaudan sisään pienessä laatikossa muiden samanlaisten pienten laatikoiden sekaan.

Tien keskilinjan ilmaisun lisäksi tarvitaan myös:

• Tieto nopeusrajoituksesta (AHS-demo tapahtui kiinteällä tavoitenopeudella highway:llä), erityisesti muuttuvat nopeusrajoitukset ovat haastavia signaloida autoille.
• Edellä menevän auton etäisyyden mittaus
• Estehavainnointitutka
• Jarrutusvaroitus (AHS-demo:ssa edellä ajava kertoo radiolla "jarrutan!" ja perässä ajava toteaa "selvä, minäkin jarrutan")
• Erkanema-automatiikka jolla löytyy liittymät
• Kaistanvaihtoviestintä jolla tiiviiseenkin autovirtaan saa kolon mihin pääsee liittymään
• Liittymäautomatiikka on tämän erikoistapaus
• Vähintään EU laajuisia STANDARDEJA, että tekniikkaa kannattaa kehittää autoihin

ja varmasti monenlaisia muita tekniikoita.

Se mikä oli kuitenkin merkillepantavaa, oli että ei tarvittu mitään tietokonenäköä joka mittaisi auton sijaintia tiellä erilaisten visuaalisten viitteiden perusteella.  AHS:n skenaarioissa oli myös sekaliikenne: automatisoituja ja täysin manuaalisia autoja sekaisin. Sekin saatiin toimimaan.

Jos jo Suomen tieverkon 1-2 numeroisilla väylillä pääsisi hyödyntämään kaistalinja-automaatiota, sekin auttaisi paljon.  Sitten 60 GHz CMOS tekniikalla tehdyt tutkat (ja mahdollinen "minä jarrutan" viesti - myös 60 GHz taajuudella, mutta taaksepäin) olisivat hyödyllisiä. Tarvittava tekniikka on massatuotteena halvempaa, kuin bensiiniautojen pakollinen katalysaattori (platina on kallis metalli, vaikka sitä tarvitaankin varsin vähän.)

Mitä keksii suomalaiset poliitikot?  GPS paikannukseen perustuvan tienkäyttömaksun ja perustelevat sitä "ruuhkilla". Täysimittainen automatisoitu "platoon driving" kasvattaisi moottoritien kapasiteettia 3-4 kertaiseksi, jolloin ongelma tuntuisi entistä selvemmin siellä missä se on aina ollut: surkean alikapasiteettiseksi kuristetulla kaupunkialueen katuverkolla.

Insinörtin työmatka sujuukin pääasiassa bussilla, kun sattuu olemaan hyvin suora moottoritietä ajava linja jonka pysäkki on alle 200 metriä kotiovelta ja työpaikkaa lähin pysäkki on noin 200 metriä työpaikan ovelta. Aiemmin asuin lähellä Helsingin keskustaa ja työpaikka oli lähellä lentoasemaa, silloin ruuhka oli aina vastakkaisella kaistalla ja oma suunta oli lähes tyhjä, mutta julkista liikennettä ei ollut ollenkaan.  Varmaankin pääsen vielä joskus "nauttimaan" ajamisesta ruuhkissa, kun sopivaa julkista liikennettä ei vain ole olemassa.

Tunnen kuitenkin muita insinörttejä, joilla ei ole mitään mahdollisuutta hyödyntää julkista liikennettä - ensin pitää ajaa 20 kilometriä että löytyy tie jolla kulkee bussi muutaman kerran päivässä Helsinkiin. Ajamalla 30 kilometriä löytyy tie jolla on säännöllistä liikennettä Helsinkiin ja ajamalla 50 kilometriä on jo toimiston parkkihallissa Kampissa. Voitte arvata mitä vaihtoehtoa kyseinen insinörtti käyttää.

---

• Smart cars and automated highways
• YouTube: automated highway system

Merenpinnan alaiset ydinreaktorit

Kaikki ovat varmaan jo kuulleet Japanin suuren 2011-03-11 maanjäristyksen jälkimainingeissa kehittyneiden Fukushima Dai-ichi (Fukushima-ensimmäinen, eli Fukushima-I) ydinreaktorien jäähdytysongelmista.

Kun maanjäristys tapahtui, laitosten suojajärjestelmät tekivät automaattisen pikapysäytyksen, ns. SCRAM:in ja ulkoisen sähköverkon menetyksen jälkeen laitoksen paikalliset varavoimalat käynnistyivät kuten oli suunniteltu. Kaikki toimi hienosti, kunnes maanjäristyksessä syntynyt primäärinen Tsunami aalto saapui odottamattoman korkeana. Dieselgeneraattorien ilmanotot olivat liian alhaalla, eivätkä moottorit kyenneet jatkamaan toimintaansa vettä ilmanottoonsa ryystäen. (Tai sitten laitoksen sisäiset sähköasemat tulvivat. Lopputulos kuitenkin -> Total Loss of Coolant.)

Vaikka reaktorit olikin ajettu välittömään SCRAM:iin ja lämpöenergiatuotanto tipahtaa noin sekunnissa 90% käyntitehostaan, siitä eteenpäin polttoainenippujen lämpötuotanto pienenee huomattavasti hitaammin erilaisten primäärin uraanifission tuottamien lyhytikäisten isotooppien jatkaessa hajoamisketjujaan.  Tämä jäännöslämpö on alussa "vain" 10% tuotantotehosta, joka 1000 MWe laitoksessa tarkoittaa reilua 0.10 * 3000 MWt = 300 MWt.  (MWe = megawattia sähkötehoa - electric, MWt = megawattia lämpötehoa - thermal.)

Mitä voidaan tehdä tilanteessa että kaikki sähkö on menetetty ja normaaleja jäähdytysjärjestelmiä ei voi käyttää?

Ranskalaisilla on ollut alkua suunnitelmalle, jossa reaktori on itse asiassa merenpohjaan noin 50-100 metrin syvyyteen upotettava proomu, joka nostetaan pinnalle ja kuljetaan öljynporauslauttojen kuljettamiseen käytettävillä erikoislaivoilla tehtaan satamaan polttoaineen vaihtoa ja huoltoa varten.

Vaikka tällaisella laitoksella on haittapuolena sen alttius improvisoidulle syvyyspommihyökkäykselle, sen etuna on kyky jäähtyä ilman ulkoista tai edes sisäistä aktiivista sähkönsyöttöä. Tässä on takana sama periaate, kuin kiertovesipumputtomassa vesikeskuslämmityksessä. Lämmin vesi nousee ja viileämpi vesi laskee.

Nykyään kaikki laitokset rakennetaan "kuivalle maalle" niin ettei tällaista täysin passiivista jäähdytystä voida järjestää, vaan tarvitaan aina pumppuja kierrättämään jäähdytysvettä.

Merenalaiset laitokset ovat kuitenkin mielenkiintoinen turvallisuusratkaisu: Laitoksen ei tarvitse olla fyysisesti meressä, kunhan on joitakin kymmeniä metrejä merenpinnan tai suuren vesistön pinnan alla ja merestä on sekä syvä kylmän veden kanava, että pinnan läheinen lämpimän veden kanava josta lämpö saadaan poistumaan. Oikeastaan ihmettelen että miksi Suomalaisiin laitoksiin ylipäätään otetaan jäähdytysvettä läheltä pintaa - kaikkien talvisten hyhmäongelmiensa kanssa. "Läheltä on helppo ottaa"?

Suurten merenpinnan alaisten kallioluolien teko on hyvin osattua tekniikkaa. Kaksi sellaista on Helsinkin Ruoholahdessa hiilisiiloina Salmisaaren voimalaitoksia varten.  Myöskään mereen aukeavien syvälläkään olevien vesitunnelien teko ei ole erityisen vaikeaa.

Enimmäkseen pelkona on nähtävästi ollut, että jos tällaisessa syvälle tehdyssä laitoksessa tulee vuoto ulkoisesta vedestä sisäisiin tiloihin, nämä tilat ovat käyttökelvottomat ja laitos pitää romuttaa. Riskianalyysissä pitää kuitenkin vertailla "Total Loss of Coolant" tilanteen seurauksia (reaktorivaurioita, radioaktiivisia vuotoja) todennäköisyyteen että laitos menetetään korjauskelvottomana "Nooan tulvaan" ja vieläpä aikaansaaden samalla laajoja päästöjä.

Hyvin toimiva passiivinen jäähdytys toimii myös silloin, kun laitos tulvii kokonaan, eikä ihan kaikki tehotuotannon kiertopiirit käänny aktiivisesta kierrosta passiiviseen.

Kyllähän Tsunamikin on ongelma, mutta paras suunta sitä vastaan suojautumiseen saattaa olla mennä 100 metriä merenpintaa alemmas, eikä 20 metriä ylös.

Nibiru on myöhässä

Maailmanloppujen ennusteita tuntuu olevan päivittäin erilaisia. Ensi lauantainakin on jonkun raamattupiirin ennustama, jossa maanjäristyksen pitäisi tuhota maapallo. Magnitudin 9 järistykset eivät näytä siihen riittävän (Japani, Indonesia, Chile, Alaska), että sen pitää olla varmaan paljon isompi - magnitudia 20? Mag 10 näyttää epätodennäköiseltä koskaan tapahtuvaksi, vaikka se on vain 10 kertaa vahvempi kuin Japanin tapaus. Jos tyynenmeren koko ympärysmitan kaikki subduktiot olisivat samassa vaiheessa ja repeäisivät yhdessä, järistyksen kokonaisvoima olisi vain 100 kertaa suurempi kuin Japanin 2010 järistys → Mag 11.0.

Laskuri seuraavaan ennustettuun apokalypsiin löytyy esimerkiksi: http://isitapocalypse.com/

Talvipäivänseisauksen aikoihin vuonna 2012 pitäisi oleman maailmanloppu Babylonialaisen maailmanselityksen mukaan - eikun, Mayojen kalenterin ison jakson nollaus on tuolloin, mutta kun se "sopii niin hyvin" yhteen Babylonian muinaisen ylitietämyksen kanssa, niin sen täytyy olla sama... (Mayojen kalenteri on päivämäärän tarkasti synkronoitu meidän Grekoriaanisen kalenterimme kanssa, Babylonian kalenterien suhde meidän kalenteriimme on arkeologian ja arvailujen varassa - plusmiinus muutama sata vuotta.)

Nibirua, joka siis on on Babylonien uskomuksia, on koetettu sovittaa tieteeseen huonolla menestyksellä.

Sen pitäisi lähiohittaa maapallo ja tulla niin "puskasta," ettei sitä pystytä huomaamaan ennen kuin se on ihan lähellä. (ks. Nibiru_collision)

Mikä ajatuksessa on vikana? Aurinkoa kiertävä kappale jonka läpimitta on 8x maapallo ja joka on 18 kk päässä maapallon lähiohituksesta pitäisi olla jo nyt jossakin Jupiterin radan etäisyyden sisäpuolella, vaikka se olisi hyvinkin elliptisellä radalla. Se on hiukan Saturnusta pienempi ja jos se ei ole hyper-musta (kuu on 95% musta, tämän pitäisi olla ainakin 99.99999% musta), se näkyisi taivaalla aivan varmasti jo nyt - hypermustakin olisi jo huomattu liikkuvana mustana läikkänä.

Babylonialaisten mukaan tämä on "komeetta planeetta", eli se ei voi olla musta. Sillä pitäisi olla jo nyt erittäin hyvin näkyvä pyrstö (koma - josta sana "komeetta" tulee) ja kokemuksemme kertovat että kaikki isot komeetat ovat näkyneet jo moninkerroin Jupiterin etäisyyttä kauempaa. (Itse katselin Halleyn komeettaa kiikarein ensimmäisen kerran reilu 3 vuotta ennen kuin se oikeasti tuli lähelle.)

Puhumattakaan nyt että ennusteiden mukaan Nibirun piti tulla Toukokuussa 2003, sitten 2010, nyt 2012, seuraavaksi kai "oho, luin väärin, 2021".

Vielä on pieni mahdollisuus että kohtaamme yksinäisen vaeltavan planeetan joka kulkee vastakkaiseen suuntaan kuin paikallinen galaksin muu massa liikkuu → kohtausnopeus on noin 500 km/s, tai 105 astronomista yksikköä (maan keskietäisyys auringosta) per vuosi. Erilaisista dynaamisista syistä on erittäin epätodennäköistä että tällainen vaeltava planeetta olisi galaktisella kiertoradalla vastakkaiseen suuntaan kuin kaikki muu massa galaksissamme. Mutta se ei olisi auringon kiertoradalla, eikä siten voi olla Nibiru.

Pidän todennäköisempänä, että muurahaiset kehittävät korkeanteknologian sivilisaation päivässä ja lähtevät toisiin tähtiin ylivalonnopeudella, kuin että mitään Nibirua mistään löytyy. Todennäköisyys että voittaisin lotossa pääpotin lauantain ennustetun apokalypsin aikaan on tosin paljon suurempi - olettaen että ostaisin yhden lottorivin.

---

Varmempia ennusteita maapallon lopulle:

1. Noin 0.8 - 1.5 miljardin vuoden kuluttua maapallon ytimen pyörittämä geomagneettinen dynamo pysähtyy ja maan magnetosfääri heikkenee olemattomiin.  Tällöin auringon jatkuvasti hiukan voimistuva aurinkotuuli pyyhkii maan ilmakehän ylimpiä molekyylejä menemään useampi tonni sekunnissa.  Marsin geodynamo pysähtyi ehkä 3 miljardia vuotta sitten ja Marsin rataetäisyydellä aurinkotuuli on noin 1/5 osa maan etäisyyteen verrattuna. Silti Marsin kaasukehän arvellaan huvenneen nykyiselle tasolleen alle 0.1 miljardissa vuodessa ollen lopun aikaa tasapainossa jäätiköityneiden kaasujen kanssa.

2. Noin 4-6 miljardin vuoden päästä aurinko kasvaa punaiseksi jättiläiseksi ja nielee ainakin Mercuriuksen ja Venuksen. Tuleeko se nielleeksi maapallon, vai kasvaa vain 90%:iin maan kiertoradan säteestä?  Tähtien kehitysmallimme eivät osaa sanoa tarkasti - vielä 1970 luvulla oltiin mieltä että kasvua olisi puoliväliin Marsia, mutta ehkä ei sittenkään.  Maapallon pinta on sulaa laavaa, kaasukehä .. no, mitä laavameren yllä on?

3. Miljardi vuotta tuon edellisen jälkeen aurinko on jo seesteinen valkoinen kääpiö.  Maapallo joko on olemassa ja syväjäässä, tai sitten on enimmäkseen tomuna tähtienvälisessä avaruudessa.

Golf-virta pysähtyy, pohjoinen jäämeri sulaa! Vai eikö?

Golf-virran pysähtyminen on kiinni monenlaisista tekijöistä. Sitä ylläpitää pääasiassa Jäämerellä tapahtuvan pintajään muodostumisen yhteydessä heti sen alle konsentroituva suolaisempi vesi joka syvillä merialueilla vajoaa alas. Jotta tämä termohaliininen pumppu toimisi, jään pitää vähentyä kesäisin jotta on taas mitä jäädyttää talvella.

Jos pintajäätä ei muodostuisikaan ja Golf-virta ei sitten enää vetäisikään lämmintä tänne pohjoiseen, meille tulisi samanlaiset olot kuin Siperiassa. Kesällä lämmintä, talvella kylmää.

Mitä tapahtuisi Jäämerellä talvella? Sielläkin olisi erittäin kylmää ja pintajäätä muodostuisi reippaasti, joka taas pumppaa Golf-virtaa liikkeelle. (Tämä on tietysti vastoin ilmastomuutosuskovaisten perus-dogmeja.)

Jotta talvella ei jäätä muodostuisi, pohjoisten napa-alueiden pitää lämmetä niin paljon, etteivät ne talvellakaan ehdi jäähtyä, kun aurinko on kaukana eteläisillä koordinaateillaan ja ainoa mitä napa-alue näkee on kylmä avaruus. Tämä tarkoittaa käytännössä että Golf-virran pitää olla voimakas ja tuoda lämmintä pintavettä seudulle. Kesäinen viisto auringonpaiste ei tummaakaan vettä kovin paljoa lämmitä.

Jos Golf-virta ei tuo lämmintä vettä pohjoiselle jäämerelle, ei kesän auringonpaiste riitä sitä lämmittämään niin että talven kylmyys ei ehtisi pintaa vetää jäähän. Lämmin pintakerros on aika ohut - korkeintaan muutama metri. Jos taas Golf-virta pysähtyy, ollaan pikemminkin jääkauden tunnelmissa jolloin pohjoinen jäämeri jäätyy pysyvästi.

Systeemi saattaa pikemminkin hankkiutua 2-vuotiseen sykliin: Talvi jolloin ei ole jäätä ja pumppu seisoo, sitten talvi jolloin muodostuu paljon jäätä ja pumppu on ripeä tuoden paljon lämmintä ja taas pysäyttäen pumpun.

Max Plank instituutin meteorologian tutkijat analysoivat tilannetta koko ilmakehän mitalla ja päätyivät tällaiseen tulokseen:

We examine the recovery of Arctic sea ice from prescribed ice-free summer conditions in simulations of 21st century climate in an atmosphere–ocean general circulation model. We find that ice extent recovers typically within two years. The excess oceanic heat that had built up during the ice-free summer is rapidly returned to the atmosphere during the following autumn and winter, and then leaves the Arctic partly through increased longwave emission at the top of the atmosphere and partly through reduced atmospheric heat advection from lower latitudes. Oceanic heat transport does not contribute significantly to the loss of the excess heat. Our results suggest that anomalous loss of Arctic sea ice during a single summer is reversible, as the ice–albedo feedback is alleviated by large-scale recovery mechanisms. Hence, hysteretic threshold behavior (or a “tipping point”) is unlikely to occur during the decline of Arctic summer sea-ice cover in the 21st century.

Entäs meidän ilmasto? Vuosittainen vaihtelu suurenee, kesällä lämpimämpää, talvella lumisateisempaa ja kylmempää. Maksimaalisen lumentulon alue vaihtelee vuosittain, mutta todennäköisesti siirtyy etelään 50-60 leveysasteiden välille - siis eteläiselle itämerelle ja suomenlahdelle. "Helsingissä ei enää nähdä lumisia talvia."

---

http://www.agu.org/pubs/crossref/2011/2010GL045698.shtml  "Recovery mechanisms of Arctic summer sea ice"
http://www.theregister.co.uk/2011/02/10/no_tipping_point_for_arctic_sea_ice/

Ilmastonmuutosuskonto ja CO2-päästöanekauppa

Länsimaiset yhteiskunnat, erityisesti "luonnonsuojeluväki" tuntuu olevan mieltä, että ilmastonmuutos on pelkästään paha asia ja sen vuoksi on tehtävä kaikkensa jotta siltä vältytään. Keinoina mm. CO₂-maksut. Kun maksaa, ei ole enää CO₂-syntinen.

Tästä tulee vahvasti mieleen Katolisen kirkon Anekauppa, joka lopulta johti Protestanttiseen liikehdintään ja Uskonpuhdistukseen.

Mutta onko ilmasto koskaan ollut jossain ihannetilassa? Onko vuosien 1800-1900 ilmasto joku erityinen ihannemalli? Pitäisikö meidän kilvoitella taivaspaikasta tavoitteena vuoden 1800 tilanne? Näppäränä kilvoittelukeinona tietysti nämä CO₂-aneet.

Graafimuotoinen Holoseenisen kauden lämpötilavaihtelu on viimeistä noin 100 vuotta lukuunottamatta useiden erilaisten menetelmien avulla kerättyjä ns. proxy-arvioita. Lämpömittareita on käytetty laajalti vasta tuon noin 100 vuotta.

Pentagonin vuoden 2004 näkemys ilmaston kehittymisestä tarjoaa golf-virran pysähtymisen seurauksena ankaraa ilmastoa skandinaviaan ja eurooppaan ongelmallista pakolaisaaltoa, kun noin 20 miljoonaa skandinaavia muuttaa etelään - silkkaa huuhaata. (Puhumattakaan afrikkalaisten vyörystä eurooppaan.)

Posti nyt kovasti mainostaa olevansa "hiilineutraali" tällaisella perusteella:

Hiilineutraaliuden ensiaskel on postilähetysten CO2- päästöjen aktiivinen vähentäminen Itellan omilla toimenpiteillä. Jäljelle jäävät päästöt kompensoidaan osallistumalla ilmastoprojekteihin, jotka korvaavat fossiilisten polttoaineiden käyttöä ja tuottavat uusiutuvaa energiaa esimerkiksi tuulella tai biokaasulla. Näin siis varmistamme että vastaava määrä päästöjä vähennetään toisaalla.

Upeaa! Täysverisiä mielikuva-aneita.

Insinörtti ei tarkoita etteikö omaa energiakulutustaan kannata hillitä, mutta että suomalaisten on aina pakko olla eturivissä kaikkein hörhöimmissä mielikuvajutuissakin. Jos Suomen koko liikenne pistetään täysin seis, se ei lähellekään riitä kompensoimaan Kiinan tai Intian ihmisten uloshengitysilmassaan vapauttamaa hiilidioksidimäärää. Niin olemattomista määristä täällä on kyse.

Tuulimyllyille minimietäisyys toisistaan

Tiedeuutisia on kiva selailla, viikolla silmä huomasi, että Belgialaiset ja Amerikkalaiset olivat tehneet sekä tuulitunnelikokeita, että CFD mallinnusta.

Päätulos oli että tavallisessa eurooppalaisessa tuulipuistossa pitää tuulimyllyjen keskinäisen etäisyyden olla noin 15 roottorin läpimittaa. Nykyisin se on 5-7 roottorin läpimittaa.

Myllyt saavat olla tuulensuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa lähempänä toisiaan, jos tuuli tulee aina samasta suunnasta, mutta tuulimyllyn taakseen aiheuttama turbulenssi vaimenee vasta noin 15 roottorin läpimitan päässä riittävästi että seuraava tuulimylly saa ilmavirrasta täyden tehon irti.

Meneveau ja Meyers osoittavat, että laajan tuulipuiston tuottama energia ei riipu niinkään vaakasuorista tuulista, kuin siitä miten edempänä olevan tuulimyllyn peräänsä muodostama turbulenssi saa ylempänä puhaltavan voimakkaamma tuleen tulemaan alaspäin syöttämään seuraavia myllyjä. Tulos perustuu sekä tuulitunnelikokeisiin että ison mittakaavaan CFD mallinnuksiin jotka kertovat että tuulimyllyt muuttavat tuulen kokemaa maastoa ja vetävät alas voimakkaampia tuulia.

Tämä tulos selittää nykyisistä tuulipuistoista irti saatavan tehon alimittaisuuden. Ensimmäinen rivi saa tehoa irti, muut saavat lähinnä "tyyntä" ilmaa, eikä nopeaa virtausta ylempää.

Mitä se 15 kertaa roottoriläpimitta nyt sitten tarkoittaa?

• WinWinD WWD-1: 56-64m roottoriläpimitta → välimatkaa 840-960 metriä.
• WinWinD WWD-3: 90-109m roottoriläpimitta → välimatkaa 1350-1635 metriä.
• WinWinD 3: 100-120m roottoriläpimitta → välimatkaa 1500-1800 metriä.

Siis 1 megawatin tuulimyllyt pitää sijoittaa noin kilometrin päähän toisistaan, jotta niistä aina saadaan nimellinen teho riippumatta tuulen suunnasta. Kolmen megawatin myllyt tarvitsevat noin 2 kilometriä etäisyyttä toisistaan.

5 MW tuulimyllyssä on noin 120-150 metrinen roottori, suositeltava välimatka 1.8 - 2.3 kilometriä.

Kyllä horisontissa tuulimyllyjä näkyy, mutta ne eivät ole kovin tiheässä.

Neliökilometrit per tuulimylly sijoitettaessa niitä kolmiohilaan:

• 1MW: 1 km → 0.433 km²
• 3MW: 1.8 km → 1.40 km²
• 5MW: 2.3 km → 2.29 km²

---

1. CFD: Computational Fluid Dynamics - Navier-Stokes yhtälöryhmien ratkaisua tietokoneella. (Tämä on "hieman" vaikeaa laskentaa, se syö superkoneita alkupaloiksi.)
2. Uutisjuttu @ PhysOrg
3. Johns Hopkins Gazetten juttu